Производство пива — это технологический процесс, требующий большого количества воды. Сточные воды образуются в ходе затирания, фильтрации сусла, брожения, очистки оборудования, розлива и упаковки. Эти сточные воды могут содержать сахара, белки, дрожжи, остатки пива, взвешенные вещества и моющие средства. Если их сбрасывать без надлежащей очистки, это может оказать негативное воздействие на водную среду.
Хорошо спроектированная система очистки сточных вод пивоваренного завода помогает предприятиям соблюдать местные экологические нормы, сократить расходы на очистку сточных вод и повысить эффективность использования водных ресурсов. Независимо от того, управляете ли вы небольшой крафтовой пивоварней или крупным промышленная пивоварня, следует выбрать подходящую технологическую схему очистки с учетом производственной мощности, качества сточных вод, их объема и действующих норм сброса.
Основные источники сточных вод пивоваренных заводов
Сточные воды пивоваренных заводов в основном образуются в результате пивоваренных процессов, очистки оборудования, работы систем охлаждения и деятельности вспомогательных объектов. Сточные воды из разных источников имеют разные характеристики.
Сточные воды, образующиеся в процессе пивоварения
Эти сточные воды образуются в основном в процессе затирания, фильтрации сусла и брожения. Они могут содержать остатки сусла, сахара, белки и дрожжи, что может привести к увеличению химической потребности в кислороде (ХПК) и пятидневной биохимической потребности в кислороде (БПК₅).
Сточные воды от очистки по технологии CIP и промывки оборудования
Сточные воды, образующиеся при очистке оборудования варочного цеха, бродильных чанов, резервуаров для хранения пива, трубопроводов и розливного оборудования, могут содержать органические остатки, кислотные или щелочные моющие средства, а также другие химические вещества. Значение pH и концентрация загрязняющих веществ в них могут варьироваться в зависимости от применяемых методов очистки.
Сливные отверстия систем охлаждения и вспомогательных систем
К ним относятся слив из системы охлаждения, продувка градирни и сточные воды от другого вспомогательного оборудования. Незагрязнённую охлаждающую воду можно рекуперировать и повторно использовать, если позволяют условия, в то время как сбросы других видов следует регулировать с учётом качества воды.
Фильтрация, упаковка и бытовые сточные воды
При обратной промывке фильтрующего оборудования, мойке бутылок и банок, а также промывке розливного оборудования могут образовываться сточные воды, содержащие дрожжи, остатки пива и взвешенные вещества. Сточные воды из санитарных помещений, от уборки полов и сброса из котлов также могут потребовать надлежащего обращения.
Раздельный сбор и сортировка сточных вод у источника помогают снизить нагрузку загрязняющих веществ, поступающих в дренажную систему, и облегчить нагрузку на последующие процессы очистки.
Почему сточные воды пивоваренных заводов требуют специальной очистки?
Сточные воды пивоваренных заводов характеризуются относительно высоким содержанием органических веществ и значительными колебаниями качества воды. К основным проблемам при очистке относятся следующие:
Высокая концентрация органических веществ: сусло, сахара, остатки пива и дрожжи повышают показатели ХПК и БПК₅. В случае сброса без надлежащей очистки такие сточные воды могут привести к истощению запасов растворенного кислорода в принимающих водоемах.
Высокое содержание взвешенных твердых частиц: отходы зерна, остатки хмеля и дрожжи могут повышать концентрацию взвешенных твердых частиц и влиять на эффективность последующей очистки.
Колебания pH и температуры: Кислые и щелочные сточные воды из Очистка методом CIP, а также горячая вода для промывки могут повлиять на стабильность систем биологической очистки.
Изменчивые объёмы сточных вод: сбросы, образующиеся в процессе затирания, фильтрации, розлива и очистки оборудования, происходят в разное время, что приводит к колебаниям расхода и концентрации загрязняющих веществ.
Поэтому система очистки сточных вод пивоваренного завода должна обеспечивать надлежащее выравнивание расхода и качества воды. Процесс очистки необходимо подбирать с учетом фактических характеристик сточных вод и требований к сбросу.
Распространенные процессы очистки сточных вод пивоваренных заводов
Сточные воды пивоваренных заводов, как правило, очищаются с помощью комбинации физических, химических и биологических процессов. Конкретная схема очистки зависит от качества поступающей воды, производительности очистных сооружений, имеющейся площади, а также от требований к сбросу или повторному использованию сточных вод.
Предварительная очистка: удаление твердых частиц и выравнивание качества сточных вод
Предварительная очистка позволяет удалить крупные твердые частицы, снизить содержание взвешенных веществ, а также выровнять расход и качество сточных вод. К типичному оборудованию и мерам относятся решетчатые фильтры, просеивающее оборудование, отстойники, системы флотации растворенным воздухом (DAF), выравнивающие резервуары и системы регулирования pH.
На этапе производства, по возможности, следует отделять и собирать отработанное зерно, отходы дрожжей и остатки сусла, чтобы предотвратить попадание высококонцентрированных органических отходов в систему сточных вод.
Анаэробная очистка: снижение высокой органической нагрузки
Для сточных вод с высокой концентрацией органических веществ, в зависимости от фактических условий эксплуатации, могут подойти технологии анаэробной очистки, такие как процесс с восходящим потоком в слое анаэробного ила (UASB).
В ходе этого процесса с помощью микроорганизмов происходит разложение органического вещества, снижение нагрузки на последующие очистные сооружения, а также выработка биогаза, который при наличии соответствующих условий может быть утилизирован в энергетических целях.
Однако сточные воды, прошедшие анаэробную очистку, как правило, требуют дополнительной очистки для обеспечения соответствия действующим нормам сброса или повторного использования воды.
Аэробная очистка: дополнительное удаление органических загрязнителей
При аэробной очистке с помощью микроорганизмов происходит дальнейшее разложение органических веществ в сточных водах, что приводит к снижению показателей ХПК и БПК₅. К распространенным технологиям относятся процесс активного ила, биологическое контактное окисление и реакторы периодического действия (SBR).
При выборе процесса аэробной очистки следует учитывать эффективность очистки, потребности в земельных участках, энергопотребление, потребности в техническом обслуживании и вопросы утилизации осадка.
Усовершенствованная очистка: соответствие требованиям к сбросу или повторному использованию
Если сточные воды после биологической очистки не соответствуют требуемым стандартам качества воды, может потребоваться дополнительная очистка. В зависимости от предполагаемого назначения возможны следующие варианты: фильтрация, мембранная очистка, очистка с использованием активированного угля и дезинфекция.
Окончательная конфигурация зависит от местных норм сброса сточных вод и предполагаемого назначения очищенной воды.
Управление шламами и твердыми остатками
Осадок, пенная прослойка и другие твердые остатки, образующиеся в процессе очистки сточных вод, должны собираться, обезвоживаться и утилизироваться в соответствии с действующими нормативными требованиями с учетом их характеристик.
Улучшение сортировки отходов на этапе их образования также может сократить количество твердых отходов, попадающих в систему канализации, что поможет снизить затраты на очистку.
Как выбрать подходящее решение для очистки сточных вод пивоваренных заводов
В зависимости от условий сброса сточных вод, производственных мощностей и инвестиционного бюджета пивоваренные заводы могут рассмотреть следующие три варианта.
Предварительная очистка с последующим сбросом в городскую канализацию
Если местные нормативные акты разрешают подключение к городской канализационной сети, а сточные воды соответствуют применимым требованиям к сбросу, то перед сбросом может оказаться достаточным проведение таких мер предварительной очистки, как отделение твердых частиц, регулирование уровня pH и выравнивание расхода.
Этот вариант, как правило, требует меньших начальных инвестиций. Однако пивоваренные заводы должны уточнить местные нормы приема сточных вод в канализацию, тарифы на очистку сточных вод и другие применимые нормативные требования.
Установка локальной системы очистки сточных вод
Пивоваренным предприятиям, характеризующимся большими объёмами сточных вод, более строгими требованиями к сбросу сточных вод или ограниченным доступом к подходящей муниципальной канализационной инфраструктуре, может потребоваться установка автономной системы очистки сточных вод на территории предприятия.
В зависимости от характеристик сточных вод и целей очистки система может включать в себя установки предварительной очистки, анаэробной очистки, аэробной очистки и углубленной очистки.
Данный вариант требует тщательного анализа затрат на оборудование, энергопотребления, технического обслуживания, утилизации осадка и других долгосрочных эксплуатационных расходов.
Разделение, утилизация и повторное использование сточных вод
Эффективное управление водными ресурсами позволяет сократить потребление пресной воды и сброс сточных вод. К числу распространенных мер относятся:
Утилизация горячей воды, образующейся при охлаждении: Собирайте горячую воду, образующуюся при охлаждении сусла, для использования в последующих производственных процессах.
Повторное использование воды для промывки по технологии CIP: Повторно используйте подходящую воду из этапа окончательной промывки для предварительной промывки в последующих циклах очистки.
Рециркуляция охлаждающей воды: Охлаждающую воду следует рециркулировать, если её качество соответствует требованиям конкретного применения.
Утилизация побочных продуктов производства: отдельно собирать отработанные дрожжи, пивную дрожжевую осадку и остатки пива, чтобы уменьшить количество органических веществ, попадающих в канализационную систему.
Системы повторного использования воды должны проектироваться с учетом качества воды, технологических требований и санитарных норм. Неочищенные сточные воды запрещается использовать непосредственно в технологических процессах, в ходе которых они могут вступать в контакт с продукцией.
Как сократить объем сточных вод на пивоваренном заводе
Помимо установки система очистки сточных вод, а оптимизация повседневных производственных процессов и методов управления водными ресурсами может способствовать сокращению потребления воды и снижению нагрузки на системы очистки сточных вод.
Оптимизация процедур очистки по методу CIP
Установите соответствующие последовательности очистки, продолжительность и объемы воды с учетом особенностей оборудования и производственного процесса. Собирайте и повторно используйте пригодную для очистки воду, избегая при этом ненужных повторных промывок.
Сокращение потерь сырья и пива
Перед очисткой оборудования и полов по возможности соберите отработанное зерно, дрожжи и остатки пива. Это поможет предотвратить попадание высококонцентрированных органических веществ в систему сточных вод.
Улучшение системы сортировки сточных вод
По возможности следует разделять высококонцентрированные органические сточные воды, относительно чистую охлаждающую воду и сточные воды, содержащие чистящие химикаты. Это упрощает процесс рекуперации и целевой очистки, а также повышает их эффективность.
Усилить мониторинг состояния водоснабжения и техническое обслуживание оборудования
Регулярно фиксируйте объемы потребления воды и сброса сточных вод на всех этапах производственного процесса. Проводите осмотр трубопроводов, клапанов и оборудования на предмет утечек и оперативно устраняйте случаи ненормального потребления воды.
Благодаря реализации этих мер пивоваренные предприятия могут повысить эффективность использования водных ресурсов, снизить нагрузку на системы очистки сточных вод и сократить долгосрочные эксплуатационные расходы.
Очистка сточных вод пивоваренных заводов требует комплексного планирования с учетом производственных мощностей, характеристик сточных вод, норм сброса и эксплуатационных затрат. Типичная система очистки включает в себя предварительную очистку и биологическую очистку, а при необходимости устанавливаются дополнительные установки углубленной очистки.
В то же время оптимизация процедур очистки по методу CIP, сокращение потерь сырья и пива, разделение потоков сточных вод и рекуперация пригодных водных ресурсов могут еще больше снизить объемы образования сточных вод и нагрузку на очистные сооружения.
Благодаря интеграции процессов очистки сточных вод в повседневное управление производством пивоваренные заводы могут более эффективно соблюдать экологические требования, повысить эффективность использования водных ресурсов и обеспечить более экономичное, экологически ответственное и устойчивое производство.
